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Movimento Harmônico Simples: Sistema Massa-Mola e Pêndulo Simples Na Física, o movimento harmônico simples (MHS) é uma trajetória que ocorre na oscilação em torno de uma posição de equilíbrio. Nesse tipo particular de movimento, existe uma força que direciona o corpo a um ponto de equilíbrio e sua intensidade é proporcional à distância alcançada quando o objeto se afasta do referencial. Amplitude, período e frequência angular no MHS Quando um movimento é realizado e alcança uma amplitude, gerando oscilações que se repetem por um período de tempo e que é expresso com uma frequência em unidades de tempo, temos um movimento harmônico ou movimento periódico. A amplitude (A) corresponde a distância entre a posição de equilíbrio e a posição ocupada ao afastar o corpo. O período (T) é o intervalo de tempo em que o evento de oscilação se complete. Ele é calculado através da fórmula: Outra maneira de expressar o período, é relacionando-o com a frequência, que representa o número de oscilações realizadas por unidade de tempo. A frequência angular ou velocidade angular é dada pela fórmula: ou Note que ela pode ser calculada relacionando-se com o período (T) ou com a frequência (f). Força restauradora no MHS O afastamento de um corpo da sua posição de equilíbrio faz com que uma força aja sobre ele para que retorne a sua posição. A força que atua no movimento harmônico simples é de restauração, do tipo elástica. Por isso, a força restauradora no MHS é dada por: Onde, K é uma constante e x é o deslocamento. FÍSICA | Movimento Harmônico Simples: Sistema Massa-Mola e Pêndulo Simples Caderno Teórico 2 Por exemplo, se uma mola suspensa verticalmente encontra-se parada e na sua posição de equilíbrio, ela pode sofrer um deslocamento se a esticarmos ou comprimirmos. Portanto, a deformação sofrida é representada na fórmula por x. Fórmulas do movimento harmônico simples O movimento harmônico simples pode ser estudado através do movimento circular uniforme. Unindo-se os conceitos, é possível chegar as equações horárias a seguir. Posição A posição (x), em metros, é dada por: • Amplitude do movimento (A), em metros. • Frequência angular ou velocidade angular ( ), em radianos por segundo. • Tempo (t), em segundos. • Fase inicial do MHS ( ), em radianos. Velocidade A velocidade de uma partícula (v), em metros por segundo, é dada por: • Velocidade angular ( ), em radianos por segundo. • Amplitude (A), em metros. • Tempo (t), em segundos. • Fase inicial ( ), em radianos. Aceleração ou A aceleração de uma partícula (A), em metros por segundo ao quadrado, depende de: • Velocidade angular ( ), em radianos por segundo. • Posição (x), em metros. Você também pode se interessar por: Movimento Circular. Energia no movimento harmônico simples A energia no movimento harmônico simples está associada com a energia cinética e energia potencial. A energia cinética é referente à posição da partícula, sendo calculada por: A energia potencial é referente à velocidade atingida pela partícula durante o movimento. Como é do tipo elástica, a energia é calculada por: https://www.todamateria.com.br/movimento-circular/ FÍSICA | Movimento Harmônico Simples: Sistema Massa-Mola e Pêndulo Simples Caderno Teórico 3 A soma das duas energias resulta na energia mecânica: Vale lembrar que no movimento harmônico simples a energia cinética e potencial variam, pois dependem da posição e da velocidade. Entretanto, a energia mecânica é constante, supondo que não existem forças dissipativas no movimento harmônico simples. Saiba mais sobre a Energia Mecânica. Exemplo de MHS: pêndulo simples O pêndulo simples é um sistema que realiza o movimento harmônico simples. Ele é composto por um fio inextensível e em sua extremidade está fixa uma partícula de dimensões desprezíveis, que se movimenta livremente. A posição de equilíbrio de um pêndulo, ponto A na imagem acima, acontece quando o instrumento está parado, permanecendo em uma posição fixa. Deslocar a massa presa na ponta do fio para determinada posição, na imagem representada por B e C, faz com que haja uma oscilação em torno do ponto de equilíbrio. Fórmulas de período e frequência para o pêndulo O movimento periódico realizado pelo pêndulo simples pode ser calculado através do período (T). Onde, T é o período, em segundos (s). L é o comprimento do fio, em metros (m). g é a aceleração da gravidade, em (m/s2). Já a frequência do movimento pode ser calculada pelo inverso do período, e por isso, a fórmula é: https://www.todamateria.com.br/energia-mecanica/
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